• 제목/요약/키워드: protein resistance

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유채 두 계통에서 저온 스트레스에 반응하는 전사체 발현 비교 분석 (Comparative Transcriptome Analysis of the Response of Two Lines of Rapeseed (Brassica napus L.) to Cold Stress)

  • 이지은;김광수;차영록;안다희;변종원;강용구
    • 한국작물학회지
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    • 제66권1호
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    • pp.37-71
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    • 2021
  • 본 연구에서는 유채 두 계통에 0℃ 이하의 저온 스트레스를 처리하고 이에 따른 proline 함량 및 생존율 변화를 확인하고 이에 따른 저온에서의 유전자 발현 변화를 비교 분석하기 위해 수행되었으며, 결과는 다음과 같다. 1. 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리 전 저온 순화 후 유채 'J8634-B-30' 계통에서 proline 함량이 2.02 mM/g FW로 증가하여 처리 전보다 8.7배 증가하였으며, 'EMS26' 계통에서는 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리로 인한 proline 함량 변화를 보이지 않았다. 2. 저온 순화 전후 유채 두 계통의 전사체를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통의 DEG는 발현이 유도된 DEG가 2,784개로, 발현이 억제된 DEG 2,299개보다 많았으며, 'EMS 26' 계통에서는 발현이 유도된 DEG가 2,199개로 발현이 억제된 DEG 3,632개로 적었다. 3. 저온 스트레스 처리에 의한 유채 두 계통의 상위 100개 DEG를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통에서는 flowering-promoting factor (BnaA10g21640D) 유전자가 강하게 발현되었으며, 특히 proline 생합성 관련 유전자의 발현이 강하게 유도되었다. 'EMS26' 계통의 DEG에서는 식물체 생장과 관련된 유전자가 발현이 억제되었다. 4. 'J8634-B-30' 계통에서는 proline 생합성 관련 P5CSA(BnaA04g22810D, BnaC04g46630D) 유전자의 발현이 유도되었으며, proline 이화작용 관련 PDH (BnaAnng 37880D, BnaC04g31100D) 유전자 발현이 억제되어, 저온 처리에 의한 proline 함량 이 증가한 것으로 판단된다. 5. 저온 반응 관련 생리반응 경로 유전자 중 ABA 호르몬 수용체 PYL5 (BnaAnng40650D), PYL9 (BnaA07g38130D, BnaC06g17940D)는 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 또한, ICE-CBF-COR 신호 회로 중 원형질막 안정화에 관여하는 COR413 유전자(BnaA08g15470D, BnaC03g61740D)에서도 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 6. 이러한 저온 스트레스 반응과 관련된 유전자 발현 차이는 초기 저온 처리 후 두 유채 계통의 스트레스 반응에 관여했을 것으로 판단되며, 특이적인 발현 양상을 보인 유전자에 대해 향후 추가적인 기능을 분석하여 내동성 유채 품종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Brief Introduction of Research Progresses in Control and Biocontrol of Clubroot Disease in China

  • He, Yueqiu;Wu, Yixin;He, Pengfei;Li, Xinyu
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2015년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.45-46
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    • 2015
  • Clubroot disease of crucifers has occurred since 1957. It has spread to the whole China, especially in the southwest and nourtheast where it causes 30-80% loss in some fields. The disease has being expanded in the recent years as seeds are imported and the floating seedling system practices. For its effective control, the Ministry of Agriculture of China set up a program in 2010 and a research team led by Dr. Yueqiu HE, Yunnan Agricultural University. The team includes 20 main reseachers of 11 universities and 5 institutions. After 5 years, the team has made a lot of progresses in disease occurrence regulation, resources collection, resistance identification and breeding, biological agent exploration, formulation, chemicals evaluation, and control strategy. About 1200 collections of local and commercial crucifers were identified in the field and by artificiall inoculation in the laboratories, 10 resistant cultivars were breeded including 7 Chinese cabbages and 3 cabbages. More than 800 antagostic strains were isolated including bacteria, stretomyces and fungi. Around 100 chemicals were evaluated in the field and greenhouse based on its control effect, among them, 6 showed high control effect, especially fluazinam and cyazofamid could control about 80% the disease. However, fluzinam has negative effect on soil microbes. Clubroot disease could not be controlled by bioagents and chemicals once when the pathogen Plasmodiophora brassicae infected its hosts and set up the parasitic relationship. We found the earlier the pathogent infected its host, the severer the disease was. Therefore, early control was the most effective. For Chinese cabbage, all controlling measures should be taken in the early 30 days because the new infection could not cause severe symptom after 30 days of seeding. For example, a biocontrol agent, Bacillus subtilis Strain XF-1 could control the disease 70%-85% averagely when it mixed with seedling substrate and was drenching 3 times after transplanting, i.e. immediately, 7 days, 14 days. XF-1 has been deeply researched in control mechanisms, its genome, and development and application of biocontrol formulate. It could produce antagonistic protein, enzyme, antibiotics and IAA, which promoted rhizogenesis and growth. Its The genome was sequenced by Illumina/Solexa Genome Analyzer to assembled into 20 scaffolds then the gaps between scaffolds were filled by long fragment PCR amplification to obtain complet genmone with 4,061,186 bp in size. The whole genome was found to have 43.8% GC, 108 tandem repeats with an average of 2.65 copies and 84 transposons. The CDSs were predicted as 3,853 in which 112 CDSs were predicted to secondary metabolite biosynthesis, transport and catabolism. Among those, five NRPS/PKS giant gene clusters being responsible for the biosynthesis of polyketide (pksABCDEFHJLMNRS in size 72.9 kb), surfactin(srfABCD, 26.148 kb, bacilysin(bacABCDE 5.903 kb), bacillibactin(dhbABCEF, 11.774 kb) and fengycin(ppsABCDE, 37.799 kb) have high homolgous to fuction confirmed biosynthesis gene in other strain. Moreover, there are many of key regulatory genes for secondary metabolites from XF-1, such as comABPQKX Z, degQ, sfp, yczE, degU, ycxABCD and ywfG. were also predicted. Therefore, XF-1 has potential of biosynthesis for secondary metabolites surfactin, fengycin, bacillibactin, bacilysin and Bacillaene. Thirty two compounds were detected from cell extracts of XF-1 by MALDI-TOF-MS, including one Macrolactin (m/z 441.06), two fusaricidin (m/z 850.493 and 968.515), one circulocin (m/z 852.509), nine surfactin (m/z 1044.656~1102.652), five iturin (m/z 1096.631~1150.57) and forty fengycin (m/z 1449.79~1543.805). The top three compositions types (contening 56.67% of total extract) are surfactin, iturin and fengycin, in which the most abundant is the surfactin type composition 30.37% of total extract and in second place is the fengycin with 23.28% content with rich diversity of chemical structure, and the smallest one is the iturin with 3.02% content. Moreover, the same main compositions were detected in Bacillus sp.355 which is also a good effects biocontol bacterial for controlling the clubroot of crucifer. Wherefore those compounds surfactin, iturin and fengycin maybe the main active compositions of XF-1 against P. brassicae. Twenty one fengycin type compounds were evaluate by LC-ESI-MS/MS with antifungal activities, including fengycin A $C_{16{\sim}C19}$, fengycin B $C_{14{\sim}C17}$, fengycin C $C_{15{\sim}C18}$, fengycin D $C_{15{\sim}C18}$ and fengycin S $C_{15{\sim}C18}$. Furthermore, one novel compound was identified as Dehydroxyfengycin $C_{17}$ according its MS, 1D and 2D NMR spectral data, which molecular weight is 1488.8480 Da and formula $C_{75}H_{116}N_{12}O_{19}$. The fengycin type compounds (FTCPs $250{\mu}g/mL$) were used to treat the resting spores of P. brassicae ($10^7/mL$) by detecting leakage of the cytoplasm components and cell destruction. After 12 h treatment, the absorbencies at 260 nm (A260) and at 280 nm (A280) increased gradually to approaching the maximum of absorbance, accompanying the collapse of P. brassicae resting spores, and nearly no complete cells were observed at 24 h treatment. The results suggested that the cells could be lyzed by the FTCPs of XF-1, and the diversity of FTCPs was mainly attributed to a mechanism of clubroot disease biocontrol. In the five selected medium MOLP, PSA, LB, Landy and LD, the most suitable for growth of strain medium is MOLP, and the least for strains longevity is the Landy sucrose medium. However, the lipopeptide highest yield is in Landy sucrose medium. The lipopeptides in five medium were analyzed with HPLC, and the results showed that lipopeptides component were same, while their contents from B. subtilis XF-1 fermented in five medium were different. We found that it is the lipopeptides content but ingredients of XF-1 could be impacted by medium and lacking of nutrition seems promoting lipopeptides secretion from XF-1. The volatile components with inhibition fungal Cylindrocarpon spp. activity which were collect in sealed vesel were detected with metheds of HS-SPME-GC-MS in eight biocontrol Bacillus species and four positive mutant strains of XF-1 mutagenized with chemical mutagens, respectively. They have same main volatile components including pyrazine, aldehydes, oxazolidinone and sulfide which are composed of 91.62% in XF-1, in which, the most abundant is the pyrazine type composition with 47.03%, and in second place is the aldehydes with 23.84%, and the third place is oxazolidinone with 15.68%, and the smallest ones is the sulfide with 5.07%.

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도입 사일리지용 옥수수의 품종과 식물체 부위에 대한 사료가치와 생산성 비교 (Comparison of the Forage Quality and Productivity According to Varieties and Plant Parts of Imported Silage Corn (Zea mays, L))

  • 김종근;;;정은찬;김학진
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.98-105
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    • 2020
  • 본 시험은 도입되는 사일리지용 옥수수의 품종과 식물체 부위에 따른 사료가치와 생산성을 비교하기 위하여 수행하였다. 시험에 이용된 옥수수 품종은 미국 Pioneer Hybrid Co.에서 도입된 8개 품종(P1184, P1151, P1194, P1543, P1345, P1429, P1443 및 P2105)으로 강원도 평창군에 위치한 서울대학교 평창캠퍼스 내에 있는 시험포에서 수행하였다. 수확한 옥수수는 전체 5개 부위(leaf, stem, cob, husk 및 grain)로 분리하여 건조한 후 각 부위별 비율을 산정하였고 사료가치를 분석하였다. 옥수수의 출현율은 P1151 및 P2105품종을 제외하고는 대체로 양호하였다. 출수기는 평균 7월 24일, 출사기는 7월 27일 이었으나 P2105 품종은 7월 28일 및 8월 1일로 늦었고 나머지 품종은 비숫하였다. 초장 및 착수고에 있어서는 P1345 품종이 가장 컸으며(289 및 123 cm), P1151 품종이 가장 작았다(267 및 101 cm). 질병 저항성은 P1184, P1443 및 P1429에서 낮았고 P1197 및 P1345는 높았다. 건물함량은 경엽의 경우 P1151 품종에서 19.6%로 가장 낮았으며 P1429 품종에서 24.9%로 가장 높게 나타났다. 암이삭은 만생 품종인 P2105 품종이 가장 높았고(55.5%) P1184(54.2%) 및 P1345(54.3%) 품종도 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). P2105, P1429 및 P1194 품종의 경엽 건물수량이 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.05), P2105, P1345 및 P1443 품종의 암이삭 건물 수량이 높았다. 5개의 부위로 분리된 식물체(Leaf, Stem, Husk, Cob 및 Grain)의 각 부위별 비율을 살펴보면 대체적으로 암이삭에 해당하는 grain과 cob 합의 비율이 50~60%로 나타나 비교적 높은 비율을 보였다. 포엽(husk)와 속대(cob)의 비율은 대체적으로 비슷하였으며 잎과 줄기는 약 20% 내외의 비율을 보여주었다. 조단백질 함량은 잎이 가장 높았고 그 다음이 grain이었다. 줄기의 조단백질 함량은 가장 낮았으며 포엽(husk)은 품종간에 유의적인 차이가 없었다(P>0.05). ADF 함량은 곡실을 제외한 나머지 부분은 비슷하였지만 잎 부분이 더 낮은 경향을 나타내었으며 줄기와 잎을 제외한 다른 부위는 품종간에 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). NDF 함량은 husk에서는 유의적인 차이가 없었으나 다른 부위는 품종간에 차이를 보였다(p<0.05). 또한 품종별로 부위에 따라 특별한 차이를 보였는데, 줄기는 P2015, 잎은 P1197, 속대는 P1151 포엽은 P1197 그리고 알곡은 P1197에서 NDF 함량이 높게 나타났다. 건물 소화율은 줄기와 알곡에서 유의적인 차이가 없었으나 잎과 암이삭을 구성하는 포엽과 속대에서는 품종간에 차이가 나타났다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 시험에 P2105 품종의 건물수량이 가장 우수하였으며 알곡의 비율은 P1543 및 P1345에서 우수하였다. 또한 사료가치는 잎과 곡실 부분이 높았으며 잎과 줄기가 husk나 cob보다는 사료가치가 높은 것을 알 수 있었다.

시화 간척지에서 하계 사료작물의 초종 및 품종에 따른 생육특성 및 생산성 비교 (Comparison of Growth Characteristics and Productivity of Summer Forage Crops in Sihwa Reclaimed Land)

  • 김종근;정은찬;김맹중;;김학진;이수환
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제41권2호
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    • pp.110-118
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    • 2021
  • 본 연구는 시화간척지에서 하계 사료작물의 초종 및 품종이 생육특성 및 생산성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 시험에 공시된 하계사료작물은 옥수수, 수수×수단그라스 교잡종 및 기장이었다. 시험에 공시된 각각의 품종은 옥수수는 광평옥, P15453, P1952 및 P2088을 이용하였고, 수수×수단그라스 교잡종은 877F, Green star, Honey chew 및 Turbo gold 품종을 이용하였다. 기장은 국립식량과학원에서 육성한 이백찰, 금실찰 및 만홍찰 품종을 이용하였다. 사료작물의 파종은 옥수수와 수수×수단그라스 교잡종은 2019년 5월 21일 그리고 기장은 6월 4일에 하였으며 수확은 9월 2일에 하였다. 옥수수의 초장 및 착수고는 품종간에 유의성이 없었으며 수량은 P1543 품종이 가장 많았고 P2088 품종이 가장 적었으나 처리간 유의성은 나타나지 않았다. 수수×수단그라스 교잡종은 877F의 초장이 가장 컸으며 Turbo gold 품종이 가장 작았다(p<0.05). 건물수량은 877F가 3,862 kg/ha로 가장 많았고 Green star가 2,669 kg/ha로 가장 낮았다(p<0.05). 기장의 초장은 이백찰이 138cm로 가장 컸으며 나머지 품종은 유의적인 차이가 없었다. 기장의 생초수량은 평균 15,778 kg/ha로 옥수수나 수수×수단그라스 교잡종보다 많았으며, 건물수량은 평균 4,780 kg/ha이었으며 이백찰 품종이 다른 품종들에 비해 가장 많았다(p<0.05). 옥수수의 사료가치에서 TDN 함량은 P2088품종이 가장 높았고 광평옥이 가장 낮았다(p<0.05). 수수×수단그라스 교잡종은 Green star 및 Honey chew 품종이 유의적으로 높았으며 RFV 값은 Turbo gold가 가장 낮았다. 기장은 평균 조단백질 함량은 7.03%이었고 TDN 및 RFV 값은 금실찰이 64.36% 및 106으로 가장 높았다. 염농도에 따른 하계 사료작물의 발아율 조사에서 옥수수는 0.4%까지는 83.1%의 발아율을 나타내었다. 특히 P2088 및 P1921 품종은 0.6% 농도에서도 발아율이 80% 이상이었다. 수수×수단그라스 교잡종은 877F 품종의 발아율이 0.8% 농도에서도 93.3% 이었으며 Honey chew는 88.3%로 나타나 다른 품종에 비해 염 농도에 대한 저항성이 높은 것으로 나타났다. 기장은 0.6%의 염 농도에서도 84.0-88.7%의 높은 발아율을 나타내었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 염농도가 높은 시화 간척지에서 가장 적합한 초종은 기장이 추천되었으며, 이백찰은 수량이 높아 적합한 품종으로 권장되었다.